optoelectronic ທີ່ອີງໃສ່ຊິລິຄອນກະທັດລັດຕົວຄວບຄຸມ IQສໍາລັບການສື່ສານທີ່ມີຄວາມໄວສູງ
ຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບອັດຕາການສົ່ງຂໍ້ມູນທີ່ສູງຂຶ້ນແລະເຄື່ອງສົ່ງຂໍ້ມູນທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງໃນສູນຂໍ້ມູນໄດ້ຊຸກຍູ້ການພັດທະນາທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງທີ່ຫນາແຫນ້ນ.modulators optical. ເທກໂນໂລຍີ optoelectronic ໂດຍອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ (SiPh) ໄດ້ກາຍເປັນແພລະຕະຟອມທີ່ໂດດເດັ່ນສໍາລັບການລວມເອົາອົງປະກອບ photonic ຕ່າງໆເຂົ້າໄປໃນຊິບດຽວ, ເຮັດໃຫ້ການແກ້ໄຂທີ່ຫນາແຫນ້ນແລະປະຫຍັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ບົດຄວາມນີ້ຈະຄົ້ນຫາບັນຫານະວະນິຍາຍສະກັດກັ້ນໂມດູນ IQ ຊິລິໂຄນໂດຍອີງໃສ່ GeSi EAMs, ທີ່ສາມາດປະຕິບັດຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ຂອງການສູງເຖິງ 75 Gbaud.
ການອອກແບບອຸປະກອນແລະຄຸນລັກສະນະ
ໂມດູນ IQ ທີ່ສະເໜີໃຫ້ໃຊ້ໂຄງສ້າງແຂນສາມຢ່າງທີ່ຫນາແຫນ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1 (a). ປະກອບດ້ວຍ GeSi EAM ສາມຕົວແລະສາມຕົວປ່ຽນໄລຍະການແສງສະຫວ່າງ thermo, ການຮັບຮອງເອົາການຕັ້ງຄ່າສົມມາດ. ແສງ input ແມ່ນບວກໃສ່ກັບຊິບຜ່ານ grating coupler (GC) ແລະແບ່ງອອກເປັນສາມຢ່າງເທົ່າທຽມກັນໂດຍຜ່ານ 1×3 multimode interferometer (MMI). ຫຼັງຈາກຜ່ານຕົວປ່ຽນໂມດູນແລະຕົວປ່ຽນໄລຍະ, ແສງໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັນໂດຍ 1 × 3 MMI ອື່ນແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສົມທົບກັບເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ (SSMF).
ຮູບທີ 1: (a) ຮູບພາບກ້ອງຈຸລະທັດຂອງ IQ modulator; (b) – (d) EO S21, ອັດຕາສ່ວນການສູນພັນ, ແລະການສົ່ງຜ່ານ GeSi EAM ດຽວ; (e) ແຜນວາດແຜນວາດຂອງໂມດູນ IQ ແລະໄລຍະ optical ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງໄລຍະ shifter; (f) ການສະແດງການສະກັດກັ້ນຜູ້ໂດຍສານໃນຍົນທີ່ຊັບຊ້ອນ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1 (b), GeSi EAM ມີແບນວິດ electro-optic ກວ້າງ. ຮູບ 1 (b) ການວັດແທກພາລາມິເຕີ S21 ຂອງໂຄງສ້າງການທົດສອບ GeSi EAM ດຽວໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວິເຄາະອົງປະກອບທາງແສງ 67 GHz (LCA). ຮູບ 1 (c) ແລະ 1 (d) ຕາມລໍາດັບ depict ອັດຕາສ່ວນການສູນພັນແບບສະຖິດ (ER) spectra ຢູ່ແຮງດັນ DC ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະການສົ່ງຕໍ່ໃນຄວາມຍາວຄື່ນຂອງ 1555 nanometers.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1 (e), ລັກສະນະຕົ້ນຕໍຂອງການອອກແບບນີ້ແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການສະກັດກັ້ນ optical carriers ໂດຍການປັບຕົວ shifter ໄລຍະປະສົມປະສານຢູ່ໃນແຂນກາງ. ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະລະຫວ່າງແຂນເທິງແລະລຸ່ມແມ່ນ π / 2, ໃຊ້ສໍາລັບການປັບສະລັບສັບຊ້ອນ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະລະຫວ່າງແຂນກາງແມ່ນ -3 π / 4. ການຕັ້ງຄ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການແຊກແຊງທາງລົບຕໍ່ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຍົນສະລັບສັບຊ້ອນຂອງຮູບ 1 (f).
ການຕັ້ງຄ່າທົດລອງແລະຜົນໄດ້ຮັບ
ການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງຄວາມໄວສູງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2 (a). ເຄື່ອງສ້າງຮູບແບບຄື້ນທີ່ມັກ (Keysight M8194A) ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງສັນຍານ, ແລະສອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ RF ທີ່ຈັບຄູ່ໄລຍະ 60 GHz (ກັບ tees bias ປະສົມປະສານ) ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຕົວຂັບໂມດູນ. ແຮງດັນໄຟຟ້າອະຄະຕິຂອງ GeSi EAM ແມ່ນ -2.5 V, ແລະສາຍ RF ທີ່ຈັບຄູ່ໄລຍະຖືກໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ກົງກັນໄລຍະໄຟຟ້າລະຫວ່າງຊ່ອງ I ແລະ Q.
ຮູບທີ 2: (a) ການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງຄວາມໄວສູງ, (b) ການສະກັດກັ້ນ carrier ຢູ່ 70 Gbaud, (c) ອັດຕາຄວາມຜິດພາດແລະຂໍ້ມູນ, (d) Constellation ຢູ່ 70 Gbaud. ໃຊ້ເລເຊີຢູ່ຕາມໂກນພາຍນອກທາງການຄ້າ (ECL) ທີ່ມີເສັ້ນກ້ວາງຂອງ 100 kHz, ຄວາມຍາວຄື້ນ 1555 nm, ແລະພະລັງງານ 12 dBm ເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການດ້ານແສງ. ຫຼັງຈາກ modulation, ສັນຍານ optical ແມ່ນຂະຫຍາຍອອກໂດຍໃຊ້ anເຄື່ອງຂະຫຍາຍສາຍໄຟເບີ erbium-doped(EDFA) ເພື່ອຊົດເຊີຍການສູນເສຍການເຊື່ອມໃນຊິບ ແລະການສູນເສຍການແຊກຕົວຄວບຄຸມ.
ໃນຕອນທ້າຍຂອງການຮັບ, ເປັນ Optical Spectrum Analyzer (OSA) ຕິດຕາມກວດກາ spectrum ຂອງສັນຍານແລະການສະກັດກັ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2 (b) ສໍາລັບສັນຍານ 70 Gbaud. ໃຊ້ເຄື່ອງຮັບສັນຍານແບບຂົ້ວໂລກສອງເທົ່າເພື່ອຮັບສັນຍານ, ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍເຄື່ອງປະສົມແສງ 90 ອົງສາ ແລະ ສີ່ໜ່ວຍ.photodiodes ສົມດຸນ 40 GHz, ແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັບ 33 GHz, 80 GSa/s ເວລາຈິງ oscilloscope (RTO) (Keysight DSOZ634A). ແຫຼ່ງ ECL ທີສອງທີ່ມີ linewidth ຂອງ 100 kHz ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນ oscillator ທ້ອງຖິ່ນ (LO). ເນື່ອງຈາກເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານທີ່ດໍາເນີນການພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ polarization ດຽວ, ພຽງແຕ່ສອງຊ່ອງອີເລັກໂທຣນິກຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການແປງອະນາລັອກເປັນດິຈິຕອນ (ADC). ຂໍ້ມູນຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນ RTO ແລະປະມວນຜົນໂດຍໃຊ້ຕົວປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນອອບໄລນ໌ (DSP).
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2 (c), ໂມດູນ IQ ໄດ້ຖືກທົດສອບໂດຍໃຊ້ຮູບແບບໂມດູນ QPSK ຈາກ 40 Gbaud ຫາ 75 Gbaud. ຜົນໄດ້ຮັບຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າພາຍໃຕ້ການ 7% ເງື່ອນໄຂການແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດການຕໍ່ຫນ້າ (HD-FEC), ອັດຕາການສາມາດບັນລຸ 140 Gb/s; ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງ 20% soft ຕັດສິນໃຈການແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດຕໍ່ຫນ້າ (SD-FEC), ຄວາມໄວສາມາດບັນລຸ 150 Gb/s. ແຜນວາດ constellation ຢູ່ 70 Gbaud ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2 (d). ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຖືກຈໍາກັດໂດຍແບນວິດຂອງ oscilloscope ຂອງ 33 GHz, ເຊິ່ງເທົ່າກັບແບນວິດຂອງສັນຍານປະມານ 66 Gbaud.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2 (b), ໂຄງສ້າງຂອງແຂນສາມຢ່າງສາມາດສະກັດກັ້ນ optical carriers ທີ່ມີອັດຕາການເປົ່າເກີນ 30 dB. ໂຄງສ້າງນີ້ບໍ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການສະກັດກັ້ນຢ່າງສົມບູນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແລະຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຄື່ອງຮັບທີ່ຕ້ອງການສຽງຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການເພື່ອຟື້ນຕົວສັນຍານ, ເຊັ່ນເຄື່ອງຮັບ Kramer Kronig (KK). ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການສາມາດປັບຕົວຜ່ານຕົວປ່ຽນໄລຍະແຂນກາງເພື່ອບັນລຸອັດຕາສ່ວນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຕໍ່ແຖບຂ້າງ (CSR).
ຂໍ້ໄດ້ປຽບແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ເມື່ອປຽບທຽບກັບໂມດູນ Mach Zehnder ແບບດັ້ງເດີມ (ໂມດູນ MZM) ແລະໂມດູນ IQ optoelectronic ທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນອື່ນໆ, ໂມດູນ IQ ຊິລິໂຄນທີ່ສະເໜີໃຫ້ມີຄວາມໄດ້ປຽບຫຼາຍດ້ານ. ປະການທໍາອິດ, ມັນເປັນຂະຫນາດກະທັດລັດ, ຫຼາຍກ່ວາ 10 ເທື່ອຂະຫນາດນ້ອຍກ່ວາ IQ modulators ອີງໃສ່ໂມດູນ Mach Zehnder(ບໍ່ລວມແຜ່ນຜູກມັດ), ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງການເຊື່ອມໂຍງແລະການຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ຊິບ. ອັນທີສອງ, ການອອກແບບ electrode stacked ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ຕົວຕ້ານທານຢູ່ປາຍຍອດ, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຈຸຂອງອຸປະກອນແລະພະລັງງານຕໍ່ບິດ. ອັນທີສາມ, ຄວາມສາມາດສະກັດກັ້ນຂອງບັນທຸກໄດ້ເພີ່ມປະສິດທິການຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານສາຍສົ່ງ, ເພີ່ມທະວີປະສິດທິພາບພະລັງງານ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ແບນວິດ optical ຂອງ GeSi EAM ແມ່ນກວ້າງຫຼາຍ (ຫຼາຍກວ່າ 30 nanometers), ກໍາຈັດຄວາມຕ້ອງການຂອງວົງຈອນຄວບຄຸມແລະໂປເຊດເຊີຫຼາຍຊ່ອງທາງເພື່ອສະຖຽນລະພາບແລະ synchronize resonance ຂອງໂມດູນໄມໂຄເວຟ (MRMs), ດັ່ງນັ້ນການອອກແບບງ່າຍດາຍ.
ໂມດູນ IQ ຂະໜາດກະທັດຮັດ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສູງນີ້ ເໝາະສຳລັບລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ຈຳນວນຊ່ອງທີ່ສູງ, ແລະເຄື່ອງຮັບສັນຍານທີ່ສອດຄ່ອງກັນຂະໜາດນ້ອຍໃນສູນຂໍ້ມູນ, ຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມສາມາດສູງຂຶ້ນ ແລະ ການສື່ສານທາງແສງທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ.
ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການສະກັດກັ້ນ silicon IQ modulator ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ, ມີອັດຕາການສົ່ງຂໍ້ມູນເຖິງ 150 Gb/s ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ SD-FEC 20%. ໂຄງສ້າງ 3-arm ທີ່ຫນາແຫນ້ນຂອງມັນໂດຍອີງໃສ່ GeSi EAM ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນໃນແງ່ຂອງຮອຍຕີນ, ປະສິດທິພາບພະລັງງານ, ແລະຄວາມງ່າຍດາຍຂອງການອອກແບບ. Modulator ນີ້ມີຄວາມສາມາດໃນການສະກັດກັ້ນຫຼືປັບ optical carrier ແລະສາມາດໄດ້ຮັບການປະສົມປະສານກັບລະບົບການຊອກຄົ້ນຫາທີ່ສອດຄ່ອງກັນແລະລະບົບການຊອກຄົ້ນຫາ Kramer Kronig (KK) ສໍາລັບ multi line compact transceivers coherent. ຜົນສໍາເລັດທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໄດ້ຂັບເຄື່ອນການຮັບຮູ້ຂອງຕົວຮັບສັນຍານ optical ທີ່ປະສົມປະສານແລະປະສິດທິພາບສູງເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບການສື່ສານຂໍ້ມູນທີ່ມີຄວາມຈຸສູງໃນສູນຂໍ້ມູນແລະຂົງເຂດອື່ນໆ.
ເວລາປະກາດ: 21-01-2025